|
|
The effect of synovial fluid composition on friction of joint cartilage
Furmann, Denis ; Daniel, Matej (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
This thesis deals with the study of the effect of the constituents of the model synovial fluid on the frictional properties of articular cartilage. The influence of constituents, concentration, speed and load is observed. Experiments were performed on a commercial tribometer at configuration pin-on-plate. Several types of lubricants containing synovial fluid constituents have been selected for the experiments. Lubricants were prepared at two concentrations, the concentration of healthy individuals and at a concentration typical of for osteoarthritic patients. Speeds 5 and 10 mm/s and 5 and 10 N loads were used for all experiments. It is shown that when using only lubricant containing proteins, no difference in the coefficient of friction is observed and the effect of concentration is also not observed. The addition of hyaluronic acid has a synergistic effect with -globulin, however in the case of lubricants containing albumin, the effect is opposite. After the addition of phospholipids, no significant effect on friction is observed in -globulin containing lubricants. No significant effect of the composition and concentration of the lubricants is observed with the load change.
|
|
|
Analýza mazaného kontaktu poddajných těles
Dočkal, Kryštof ; Dzimko, Marián (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá návrhem metodiky hodnocení tloušťky filmu maziva v poddajných kontaktech. S ohledem na charakteristiky těchto kontakt- ních dvojic, jako je například variabilita tlouštěk filmu, vysoká drsnost povrchů, či špatná vodivost a odrazivost, je využití konvenčních metod značně kompliko- vané. V práci je použita optická měřicí metoda na principu fluorescenční mikro- skopie. V rámci práce byl vytvořen algoritmus, zahrnující normalizaci k pozadí a kalibraci intenzity fluorescence na tloušťku maziva v kontaktu, který je zpraco- ván ve formě experimentálního softwaru. Algoritmus byl verifikován s využitím elastohydrodynamického kontaktu tvořeného keramickou kuličkou a skleněným diskem. Naměřené výsledky byly porovnány s teoretickou predikcí, přičemž byla zaznamenána velmi dobrá shoda získaných dat. Následně byla realizována série měření s poddajnými vzorky, přičemž byla hodnocena závislost centrální tlou- šťky filmu v závislosti na střední rychlosti, použitém mazivu, velikosti zatížení a skluzově-valivém poměru. Závěrečná část práce se zabývá analýzou výsledků a jejich diskusí s ohledem na dosud publikovanou literaturu.
|
|
|
Konstrukce adaptivního stírače kapaliny
Novotný, Antonín ; Nečas, David (oponent) ; Košťál, David (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá konstrukčním návrhem adaptivního stírače kapaliny, který je doplňkem laboratorního zařízení. Laboratorní zařízení slouží ke studiu tloušťky mazací vrstvy a třecí síly v kontaktu. Účelem adaptivního stírače je odstranění maximálního množství kapaliny z pohybujícího se rovinného disku nebo vytvoření rovnoměrného filmu ve valivé dráze po celém obvodu disku. Mezi nejvíce ovlivnitelné vlastnosti se řadí geometrie stěrky, rovnoměrné přitlačení a kopírování házení disku. Práce obsahuje konstrukční zprávu, výkresy součástí, výkresy sestavy a 3D model.
|
|
|
Experimentální analýza utváření mazacího filmu v náhradách kyčelního kloubu
Švachová, Michaela ; Dzimko, Marián (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Táto diplomová práca sa zaoberá experimentálnou analýzou utvárania mazacieho filmu v náhradách bedrového kĺbu. Hlavným cieľom je objasniť vplyv strednej rýchlosti, preklzového pomeru a materiálu femorálnej hlavice na hrúbku mazacieho filmu. Dôraz je kladený na objasnenie úloh jednotlivých zložiek modelovej synoviálnej kvapaliny, konkrétne proteínov albumínu a -globulínu. Pre štúdium mazacích procesov bola využitá modelová konfigurácia ball-on-disc a kombinácia dvoch optických metód, fluorescenčnej mikroskopie a optickej interferometrie. Pre lepšie pochopenie procesu bol následne analyzovaný vplyv materiálov, preklzu, strednej rýchlosti a modelovej kvapaliny na vývoj súčiniteľa trenia medzi povrchmi komponentov. Z výsledkov vyplýva, že zásadný vplyv na charakter formovania maziva má preklzový pomer, pričom dominantnou zložku maziva je zväčša albumín. Súčiniteľ trenia je najvýznamnejšie ovplyvnený materiálom trecích povrchov. Práca obsahuje pôvodné vedecké výsledky, ktoré rozširujú poznanie v oblasti biotribológie bedrového kĺbu.
|
|
|
Nanášení tenkých kovových povlaků na polymerní materiály
Zatloukal, Filip ; Furmann, Denis (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Studium poddajných kontaktů z pohledu tribologických vlastností je velmi komplikované, jelikož materiály, jako jsou polymery či pryže, se vyznačují velmi nízkou odrazivostí a elektrickou vodivostí. Tyto vlastnosti významně omezují možnosti použití konvenčních metod, které se využívají ke studiu tvorby mazacího filmu a toku maziva. Aby bylo možné zavedené metody využít, je nutné na neodrazivý povrch nanést tenkou odrazivou vrstvu. V této práci je provedena kritická rešerše aktuálních vědeckých prací zabývajících se nanášením povlaků na polymerní materiály a na základě analýzy dostupných technologií je vybrána metoda, kterou je na polydimethylsiloxanový (PDMS) vzorek nanesena tenká odrazivá vrstva různých kovů. Následně je představena studie proveditelnosti, jejímž cílem bylo objasnit, jakým způsobem nanesení vrstvy ovlivní třecí vlastnosti PDMS. Tato práce může výrazně přispět v oblasti studia poddajných kontaktů a to zejména z pohledu objasnění mechanismů mazání.
|
|
|
The effect of viscoelasticity and operating conditions on friction of compliant contacts
Quinn, Cheney ; Daniel, Matej (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Compliant contacts containing polymer or rubber members may be found in both technical and biological applications. Despite the development in the field, certain effects influencing the tribological performance of these contacts are yet to be investigated. This work investigates the effects of kinematic conditions, configuration, viscoelasticity, and lubricant viscosity on friction in lubricated compliant contacts. Experimental data were also used to develop a numerical simulation capable of predicting fluid friction in compliant contacts. Mini Traction Machine (MTM) in the ball-on-disc configuration was used to successfully gain insight into the behaviour of compliant contacts, allowing the investigation of the mentioned effects. Findings in the technical applications have confirmed that viscoelastic effects are present in all configurations, being soft-on-hard, hard-on-soft and soft-on-soft, where they seem to be more profound in the configurations using compliant discs. The experimental data also suggest that the slide-to-roll ratio affects rolling friction in all configurations which is contrary to current literature. Data from the biological applications suggest that native lubricants may be substituted by simple lubricants under certain conditions. These findings have the potential to lay the ground for further investigations of compliant contacts.
|
|
|
Konstrukce mechanismu pro vyvození malého zatížení
Polnický, Vojtěch ; Galas, Radovan (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Cílem bakalářské práce je provést konstrukční návrh a zhotovení výkresové dokumentace přípravku pro vyvození malých zatížení. Mechanismus se v případě realizace stane součástí laboratorního tribometru konfigurace ball-on-disk v laboratořích ÚK FSI VUT v Brně. V první části práce je provedena kritická rešerše tribologických simulátorů s ohledem na uspořádání testovaných těles a způsob zatěžování. Na základě analýzy uvedených informací jsou následně navrženy čtyři konstrukční varianty. Zvolená finální varianta je dále podrobně popsána, jsou zmíněny její výhody i nevýhody. Zvolené řešení je vypracováno do podoby výkresové dokumentace a elektronických modelů.
|
|
|
Experimentální studium součinitele tření v náhradách kyčelního kloubu
Tkadlec, Tadeáš ; Urban, Filip (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá experimentálním studiem součinitele tření v náhradách kyčelního kloubu. Měření byla realizována na zařízení Mini Traction Machine v konfiguraci ball-on-disc. Cílem přitom bylo stanovit vliv materiálu, kinematických podmínek a složení modelové synoviální kapaliny na vývoj součinitele tření v čase. Pro tento účel byly využity tři různé materiály vzorků (kov, keramika, polymer), dvě rozdílné rychlosti (5,7 mm/s; 22 mm/s), tři stupně prokluzu (SRR = 0 %; SRR = -150 %; SRR = 150 %) a šest různých modelových kapalin obsahujících proteiny albumin a -globulin v různých poměrech a koncentracích. Výsledky jsou zpracovány ve formě grafů vývoje součinitele tření v čase a jsou konfrontovány s doposud publikovanými studiemi.
|
|
|
Teplotní analýza plastového dílu metodou konečných prvků
Zemanová, Lucie ; Nečas, David (oponent) ; Zatočilová, Aneta (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá deformací plastového dílu po teplotním zatěžování a způsobem zpracování digitálních dat pro teplotní analýzu. Je nastíněna problematika optické digitalizace, pomocí které byla získána vstupní data a metody následného zpracování za účelem teplotní analýzy. Je provedena teplotní analýza metodou konečných prvků pomocí softwaru ANSYS Workbench. Také je stručně popsána samotná metoda konečných prvků. Práce navazuje na již provedená měření za využití fotogrammetrie, cílem je porovnání využitelnosti metody konečných prvků a fotogrammetrie v oblasti měření deformací.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (oponent) ; Sawae, Yoshinori (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
host ::
RSS.